[发明专利]用于聚光机制的方法、系统和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及光聚集或者增强机制，较为特殊地涉及根据外 围共振空洞的表面等离子体振子使用光聚集机制来产生高能量场的方 法、装置和系统。

背景技术

在使用标记核苷酸的非阶梯式单个分子排序中，无论自由连续运 行还是利用对于光不稳定的雏模，必须实现系统的方法以便减少来自 标记核苷酸的背景使得与被包含的核苷酸相关联的标记可以被恰当地 观察到。一些先前描述的方法包括零模式波导、与淬灭光不稳定衔接 物组合的等离子体振子的共振、在酶和核苷酸之间的FRET对、与TIRF 组合的挤出层和类似的其他技术。

传统的方法存在不足和缺点。例如，典型的方法一般地需要在小 区域内阻挡激发光。这个激发光一般地需要又大又贵的激光器。另外， 这个方法会产生相当数量的背景噪声，这会降低信号质量。

发明内容

一个实施方案一般地涉及分析核酸的方法。该方法包括提供配置 成与一个或者多个荧光标记的核酸相耦合的共振结构，和将激发光从 源引导至该共振结构。该方法还包括在共振结构表面产生等离子体振 子，而分析物则被固定在该处的共振结构的一个能量集中点上。

另一个实施方案一般地涉及分析分析物的方法。该方法包括提供 与分析物相耦合的共振结构，和将激发光从源引导至该共振结构。该 方法还包括在共振结构的表面产生等离子体振子，而该分析物则通过 光敏衔接物与固定在共振结构能量集中点的分子相组合。

而另一个实施方案一般地涉及等离子体振子结构。该等离子体振 子结构包括由金属材料实现的纳米天线，该纳米天线被配置为在临近 它的一部分沉积阻挡层并且生成增强区。该阻挡层被配置为基本上减 少增强区外的荧光激发。

附图说明

参考下面实施例的详细描述并考虑结合附图，可以更加全面地了 解和更好地理解本发明，其中：

图1描述了根据本发明实施例的示例性纳米米粒，一种类型的纳 米粒子；

图2描述了根据本发明的另一个实施例的示例性纳米半月体 (nanocrescent)；

图3A描述了纳米半月体的强度图；

图3B描述了传统的零模式波导；

图3C描述了根据实施例的共振结构的另一个实施例；

图4描述了根据另一个实施例的次波长空洞阵列；

图5描述了次波长空洞阵列能量模式的近场扫描显微镜图像；

图6描绘了根据另一个实施例的钝头光纤；

图7描述了根据另一个实施例的平面光子波导结构；

图8显示了平面光子波导结构的强度剖面；

图9描述了二维光子晶体的实施例；

图10描述了根据实施例的示例性纳米天线；

图11描述了示例性蝴蝶结形天线；

图12描述了一系列的分形纳米天线；以及

图13A-B描述了根据另一个实施例的有涂层的蝴蝶结形天线。

定义

下列术语用于描述下面详述的各种实施例。

等离子体振子共振可以定义为在光频处的自由电子或者等离子体 振子的集体振动。

表面等离子体振子是那些被约束在表面并且和光强烈相互作用产 生偏振子的等离子体振子。它们发生在正介电常数材料与负介电常数 材料(通常为金属或者掺杂电介质)的界面。

共振结构可以指采用等离子体共振和集中光能量的结构形状一起 来建立小区域的高局域场，例如纳米天线或者纳米粒子。

荧光增强比率(FER)可以指从与共振结构元素有关的激发区收 集的荧光光子相对于从不具有共振结构元素而其余变量保持不变的相 等大小区域可能收集到的光子的比率。